摘要：本文從多塔連體結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析著手,論述了復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算中的多塔與振型、時(shí)程分析及筏基抗沖切等重要問(wèn)題。
　　關(guān)鍵詞：多塔樓;時(shí)程分析;抗沖切計(jì)算
　　1工程概況
　　該工程地下3層,地上部分因樓而異,一號(hào)樓為橢圓形平面框架剪力墻結(jié)構(gòu),房屋高度為69.95m;二、三號(hào)樓為弧形平面框架剪力墻結(jié)構(gòu),兩塔樓相距36m,從17層(61.3m標(biāo)高)兩塔樓間設(shè)有鋼結(jié)構(gòu)連廊。裙樓一至四號(hào)為多層框架結(jié)構(gòu),6層總高度為26.85m。本工程為大底盤(pán)多塔樓連體結(jié)構(gòu),屬于復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)計(jì)算必須滿足《高規(guī)》511113的要求。
　　2計(jì)算中的幾個(gè)問(wèn)題
　　2.1多塔與振型
　　初設(shè)階段,本工程二、三號(hào)樓間連體結(jié)構(gòu)的形式?jīng)]有最終確定,結(jié)構(gòu)分析計(jì)算暫不考慮其影響,因而在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)上部塔樓數(shù)取為3。本工程采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的PKPM系列之SATWE程序進(jìn)行多塔計(jì)算。表1列出了計(jì)算振型數(shù)與振型參與質(zhì)量系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
　　表1計(jì)算振型數(shù)與有效質(zhì)量系數(shù)

　　從表1可見(jiàn),按27個(gè)振型計(jì)算時(shí),X、Y方向的有效質(zhì)量系數(shù)均達(dá)不到《高規(guī)》的計(jì)算要求,需要增加計(jì)算所需的振型數(shù)。當(dāng)采用剛性樓板假定時(shí),每塊剛性樓板只有3個(gè)有效動(dòng)力自由度;SATWE程序也是按3個(gè)振型一頁(yè)輸出,從減小計(jì)算量的角度出發(fā),計(jì)算振型的增量數(shù)取為3。
　　計(jì)算結(jié)果表明,當(dāng)有效質(zhì)量系數(shù)接近90%時(shí),隨著計(jì)算振型數(shù)的增加,其值也相應(yīng)增加,但收斂速度較慢。而高層多塔結(jié)構(gòu)的電算通常需要較長(zhǎng)的時(shí)間。為了減少計(jì)算量,盡快找出符合《高規(guī)》要求的計(jì)算振型數(shù),可以在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí),借用軟件搜索程序中的“二分法”思想,結(jié)合結(jié)構(gòu)計(jì)算的實(shí)際需要,對(duì)一般的多塔結(jié)構(gòu)(不包括連體結(jié)構(gòu))的計(jì)算采取如下步驟:
　　2.1.1按《高規(guī)》要求的最小振型數(shù)(本工程取9×3=27)計(jì)算有效質(zhì)量系數(shù),如果滿足要求,則其為所需的計(jì)
　　算振型數(shù)。
　　2.1.2如果(1)計(jì)算結(jié)果不滿足要求,則增加振型數(shù),每次振型增加數(shù)為6(本工程可以依次取33、39、45……)。
　　2.1.3當(dāng)按(2)的計(jì)算方法得到的結(jié)果表明某一方向有效質(zhì)量系數(shù)已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)90%,另一方向有效質(zhì)量系數(shù)很接近90%時(shí)(見(jiàn)表1中計(jì)算振型數(shù)39時(shí)的數(shù)據(jù)),可以調(diào)整每次振型增加數(shù)為3,直到計(jì)算結(jié)果滿足要求(本工程計(jì)算振型數(shù)為42)。
　　2.1.4當(dāng)按(2)的計(jì)算方法得到的結(jié)果表明X、Y方向有效質(zhì)量系數(shù)同時(shí)超過(guò)90%時(shí),可以作進(jìn)一步的計(jì)算�，F(xiàn)舉例說(shuō)明如下:如果計(jì)算振型數(shù)為33時(shí),計(jì)算結(jié)果不滿足要求;而計(jì)算振型數(shù)為39時(shí),計(jì)算結(jié)果滿足要求;可以進(jìn)一步計(jì)算其振型數(shù)為36時(shí)的情況。如果振型數(shù)為36時(shí),計(jì)算結(jié)果不滿足要求,則所需的最小振型數(shù)可以取為39,否則應(yīng)取為36。
　　施工圖設(shè)計(jì)時(shí),二、三號(hào)樓間連體的結(jié)構(gòu)形式已確定為鋼結(jié)構(gòu)連廊。在此情況下,必須重新調(diào)整多塔的劃分,進(jìn)行結(jié)構(gòu)的整體內(nèi)力位移計(jì)算,以便于和單塔計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行分析比較,確保整體結(jié)構(gòu)計(jì)算的可靠性。
　　所謂的“塔”是一個(gè)工程概念,對(duì)于多塔建筑,其每個(gè)塔都有獨(dú)立的迎風(fēng)面,都獨(dú)立變形�！陡咭�(guī)》規(guī)定多塔樓結(jié)構(gòu)各塔樓的層數(shù)、平面和剛度宜接近。由于二、三號(hào)樓間的鋼結(jié)構(gòu)連廊的連接作用,它們各自的變形必須相互協(xié)調(diào),不能獨(dú)立變形,因而只能將它們連接整體作為一個(gè)單塔,整個(gè)工程的多塔數(shù)減少為2。盡管與初設(shè)相比,塔樓的數(shù)目減少了,但由于連體的約束協(xié)調(diào)作用,多塔計(jì)算所需的振型數(shù)卻大大增加了,表2列出了多塔振型計(jì)算的結(jié)果。
　　表2計(jì)算振型數(shù)與有效質(zhì)量系數(shù)

　　2.2彈性時(shí)程分析
　　應(yīng)用彈性時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算,選用Taft波(TAF-2)、蘭州人工波(LAN4-2)、蘭州人工波(LAN6-2)三條地震波;時(shí)程分析輸入地震加速度為35cm/s2;結(jié)構(gòu)阻尼比取5%;3條地震波的地震力放大系數(shù)依次為1.15、1.50、1.25。
　　將時(shí)程分析所得結(jié)構(gòu)底部剪力與振型分解反應(yīng)譜法(CQC法)求得的結(jié)構(gòu)底部剪力進(jìn)行了比較,見(jiàn)表3、表4。
　　表3單條時(shí)程曲線與CQC的比較Vx0=27595,Vy0=27595

　　表43條時(shí)程曲線平均值與CQC的比較
　

　　各參數(shù)意義:
　　Vx(kN):對(duì)應(yīng)某一時(shí)程曲線X方向結(jié)構(gòu)底部剪力;
　　Vx1(kN):3條時(shí)程曲線X方向結(jié)構(gòu)平均底部剪力;
　　Vy(kN):對(duì)應(yīng)某一時(shí)程曲線Y方向結(jié)構(gòu)底部剪力;
　　Vy1(kN):3條時(shí)程曲線Y方向結(jié)構(gòu)平均底部剪力;
　　Vx0(kN):振型分解反應(yīng)譜法求得X方向結(jié)構(gòu)底部剪力;
　　Vy0(kN):振型分解反應(yīng)譜法求得Y方向結(jié)構(gòu)底部剪力。
　　根據(jù)表3、表4數(shù)據(jù),單條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力均大于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的65%;3條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力平均值大于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的80%,滿足《高規(guī)》31315的要求。同時(shí)經(jīng)過(guò)分析比較,3條時(shí)程曲線地震作用效應(yīng)計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果非常接近,因此直接采用振型分解反應(yīng)譜法的計(jì)算結(jié)果是可靠的。
　　2.3筏板基礎(chǔ)的抗沖切計(jì)算
　　該工程采用平板式筏基,持力層為卵石層。筏板厚度為1800mm,混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。個(gè)別柱的抗沖切承載力不足,需在筏板下局部增加板厚或采用抗沖切箍筋來(lái)提高其受沖切承載力。選取其中軸力最大的中柱1050mm×1050mm進(jìn)行計(jì)算,軸力設(shè)計(jì)值N=27000kN,作用在沖切臨界截面重心上的不平衡彎矩設(shè)計(jì)值M=10.3kN1m,地基反力設(shè)計(jì)值q=405kN/m2。按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》8.4.7條和《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》7.7.3條計(jì)算,得到兩個(gè)解決方案:
　　2.3.1將筏板局部板厚增加到1900mm。
　　2.3.2采用抗沖切箍筋,箍筋選用HRB335。其可供選擇的組合見(jiàn)表5。綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本和施工條件等因素,最終選定了(2)方案,實(shí)際采用6肢箍,箍筋直徑14mm,箍筋間距150mm。

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